Dvije sijalice Bo?i?ni vijenac uklju?eno u seriju

Danas, kada se ljudi spremaju za susret Nova godina, na blogu SamElektrik.ru, ve? razmi?ljamo o ljetu. Ta?nije, o ljetu, ?iji je prvi ?lanak objavljen danas!

?lanak se mo?e smatrati nau?nim i teorijskim, ali pre in?enjerskim i prakti?nim.
Nema sumnje da bi ?lanak mogao biti od interesa za in?enjere i tehni?are ?ije su aktivnosti vezane za rad tako jednostavnog i svima nama poznatog ure?aja kao ?to je sijalica sa ?arnom niti. I tako?e - za sve koje zanima fizika.

Podsje?am vas da sam ve? poku?ao istra?iti ovo pitanje na svom blogu - u svom ?lanku ““

Uprkos uobi?ajenosti sijalice, uprkos njenoj „svakodnevici“, karakteristike njenog rada imaju ono ?to se obi?no naziva „bele mrlje“.

Trenutno se elektri?ni parametri ?arulje sa ?arnom niti ne mogu izra?unati ako se na?in rada razlikuje od paso?kog (od na?ina za koji je sijalica dizajnirana). Autor predla?e fizi?ki model u okviru kojeg je mogu?e dobiti niz formula pogodnih za rje?avanje ?irokog spektra prakti?nih in?enjerskih problema.

Izra?avam svoju zahvalnost vlasniku izvora na ljubaznoj prilici da objavim ove memoare.

Matrosov S.

lampa sa ?arnom niti

Predla?e se da se ovaj ?lanak shvati kao pro?ireno tuma?enje (ili obja?njenje) ?lanka "Keplerov zakon za ?arulju sa ?arnom niti" - https://www.proza.ru/2016/09/19/1858

Ovaj ?lanak pru?a formulu koja vam omogu?ava da izra?unate parametre ?arulje sa ?arnom niti u proizvoljnim na?inima, uklju?uju?i na?ine koji se razlikuju od onih za putovnicu.

Formula za zavisnost napona i snage sijalice

Ovo je glavna formula ?lanka, ?ije ?e izvo?enje biti dato u nastavku. Formula izgleda ovako:

Za svaku ?arulju sa ?arnom niti postoji parametar koji je stabilan u ?irokom rasponu elektri?ni na?ini rada. Ovaj parametar je omjer kocke napona i kvadrata snage.

Tehnika kori?tenja formule je jednostavna.

Uzimamo sijalicu, ?itamo na sijalici ili na postolju parametre za koje je projektovana - napon i snagu, izra?unavamo konstantu, zatim u formulu ubacujemo bilo koji proizvoljni napon i izra?unavamo snagu koja ?e se osloboditi na sijalici .

Poznavaju?i snagu, lako je izra?unati struju.

Poznavaju?i struju, lako je izra?unati otpor niti.

Pogledajmo pitanja vezana za pravilan rad formule, kao i sa onim ograni?enjima koja su neizbje?na zbog ?injenice da "apsolutne" formule jednostavno ne postoje.

Ipak, prvo malo "teorije"...

I ?ta ima novo u VK grupi SamElectric.ru ?

Pretplatite se i pro?itajte ?lanak dalje:

Osnovne "teorijske" premise

Formula je dobijena pod pretpostavkom da u metalu (od kojeg se filament sastoji) struja i otpor imaju jednu fizi?ku su?tinu.

U pojednostavljenom obliku, mo?e se ovako ne?to argumentirati.

Prema modernim pogledima, struja je ure?eno kretanje nosilaca naboja. Za metal ?e to biti elektroni.

Pretpostavljalo se da je elektri?ni otpor metala odre?en HAOTI?NIM gibanjem istih elektrona.

Kako temperatura filamenta raste, haoti?no kretanje elektrona se pove?ava, ?to u kona?nici dovodi do pove?anja elektri?nog otpora.

Opet. Struja i otpor u niti su ista stvar. Jedina razlika je u tome ?to je struja ure?eno kretanje pod utjecajem elektri?nog polja, a otpor je haoti?no kretanje elektrona.

Malo "algebarske skolastike"

Sada kada je „teorija“ gotova (nasmejao se), da?u algebarske prora?une za izvo?enje „glavne“ formule.

Kanonska notacija Ohmovog zakona izgleda ovako:

I*R=U

Za pode?avanje kvantitativnih vrijednosti potrebno je unijeti odgovaraju?e faktore proporcionalnosti, za trenutnu komponentu - Kt i za otpornu komponentu - Kp:

Najop?tija razmatranja dovode do ideje da ovi koeficijenti treba da budu me?usobno recipro?ni, ?to zna?i:

U ovom slu?aju, mno?e?i u parovima desnu i lijevu stranu (u sistemu jedna?ina), vra?amo se na originalni Ohmov zakon:

I*R=U

Kona?na derivacija formule

Pogledajmo bli?e sistem jedna?ina:

Kvadriramo prvu jedna?inu i mno?imo ih u parovima.

Na lijevoj strani vidimo izraz za stepen, a tako?er imaju?i u vidu da je proizvod koeficijenata jednak jedan, na kraju prepisujemo:

Odavde dobijamo izraz za trenutni koeficijent:

A za koeficijent otpora (oni su me?usobno inverzni):
gdje su Rnom i Unom nazivna snaga i napon ozna?eni na postolju ili na sijalici.

Ostaje da zamijenimo ove vrijednosti koeficijenata u formuli "SPLIT" Ohmovog zakona, i dobi?emo kona?ne izraze za struju i otpor.

Pomno?e?i posljednju relaciju sa Ux, dobijamo:

Da se ne zamarate ovim kvadratima, kockama i korijenima, dovoljno je zapamtiti jednostavnu ovisnost koja slijedi iz posljednje relacije. Kvadriraju?i posljednju relaciju, dobijamo jasnu i razumljivu formulu:

Za bilo koju sijalicu sa volframovom niti, odnos kocke napona i kvadrata snage je KONSTANTNA vrednost.

Dobijeni odnosi su pokazali odli?no slaganje sa prakti?nim rezultatima (mjerenjima) u ?irokom rasponu naponskih parametara i za vrlo razne vrste?arulje sa ?arnom niti, po?ev?i od unutra?njih, automobilskih i zavr?avaju?i sijalicama za baterijske lampe...

Neka op?ta razmi?ljanja o otpornosti sijalica sa ?arnom niti

Naravno, za male vrijednosti napona (kada se primijenjeni napon ZNA?AJNO razlikuje od natpisne plo?ice), na?e formule ?e se „izvrnuti“.

Na primjer, kada se izra?unava otpor sobne sijalice sa ?arnom niti 95W, 230V, spojene na izvor napona od 1 volta, formula

daje vrijednost otpora filamenta od 36,7171 oma.

Ako pretpostavimo da smo na lampu primijenili napon od 0,1 volta, tada ?e izra?unati otpor niti biti 11,611 oma ...

Intuicija nam govori da to uop?e nije slu?aj, nego uop?e…

U podru?ju niskih napona, formula ?e stabilno "smanjiti" vrijednost izra?unatog otpora u odnosu na stvarnu, i evo u ?emu je stvar...

U konceptu koji se razmatra, implicitno se pretpostavlja da se haoti?no kretanje elektrona „ZAMRZAVA“ u odsustvu vanjskog primijenjenog napona. Me?utim, o?ito je da se kretanje elektrona ne "zamrzava" ?ak ni u odsustvu primijenjenog vanjskog napona (ako lampa samo le?i na stolu i nigdje nije uklju?ena).

Haoti?no kretanje elektrona ima TERMI?NU prirodu i uzrokovano je PRIRODNOM TEMPERATUROM filamenta.

Ovaj trenutak nije uzet u obzir formulom i direktno mjerenje otpora navoja od strane ure?aja ?e neizbje?no pokazati razliku izme?u izmjerene vrijednosti otpora i izra?unate.

Zra?enje i efikasnost sijalice sa ?arnom niti

Prije nego ?to se pozabavimo pitanjem primjenjivosti formule za izra?unavanje „niskonaponskih“ re?ima, pa?nju treba usmjeriti na jednu ta?ku.

Sijalica je gotovo savr?en pretvara? elektri?na energija u energiju zra?enja.

?injenica da se programeri sijalica tvrdoglavo bore za pove?anje efikasnosti sijalice ni na koji na?in ne uti?e na ovu izjavu. Lampa sa ?arnom niti je idealan pretvara? elektri?ne energije u zra?enje.

?injenica je da programeri te?e pove?anju izlazne energije SVJETLOSTI, iu tom smislu izra?unavaju efikasnost. Programer nastoji pove?ati koeficijent konverzije elektri?ne energije u SVJETLOSNO zra?enje, u zra?enje u vidljivom opsegu.

Ova efikasnost sijalice je zaista mala. Me?utim, sijalica prelijepo zra?i U CIJELOM spektru i veoma mnogo u infracrvenom opsegu, gdje na?e oko ne vidi.

Za izra?unavanje ?isto elektri?nih parametara, nama uop?te nije bitno, U KOJEM opsegu sijalica emituje. Va?no nam je samo da zapamtimo da sijalica UVIJEK zra?i, ako se na nju dovede samo neki (pa i najmanji) napon. I va?no je zapamtiti da se ulazna snaga rasipa u obliku zra?enja.

Koliko je elektri?ne energije dovedeno do lampe, to je TAKVA snaga koja ?e se raspr?iti u obliku radijacije.

Niko nije poni?tio zakon odr?anja energije, a niko nije otkazao ni drugi zakon termodinamike. Dakle, koliko je stiglo - toliko bi trebalo da pro?e. A smanjit ?e se upravo u obliku zra?enja, jer jednostavno NEMA GDJE za vi?e energije - samo u zra?enju. Ovo je veoma va?na okolnost.

Strukturno, filament je tanka volframova ?ica promjera oko 50 mikrona i du?ine oko pola metra, umotana u spiralu zamr?ene konfiguracije.

Vakum u tikvici elimini?e mogu?nost konvektivnog prenosa toplote - SAMO KROZ ZRA?ENJE.

Naravno, dio topline izlazi kroz antene lampe na koju je pri?vr??ena spirala, ali to je minuskularno.

Da bismo vizualizirali ovu malenkost, mo?emo povu?i analogiju.

Ponavljam, sama volframova nit je tacno veli?ine dlake sa prasice prvog razreda, du?ine 50 cm i pre?nika 50 mikrona.

Ako vizuelno uve?ate ovu kosu...to je kao da imamo ?ice pre?nika 1 mm i du?ine 10 metara! Zdrav razum sugerira da se ova objava uop?e NE hladi prijenosom topline na rubovima. Da, ne?to ?e nestati na mjestima kontakta, ali glavna snaga ?e se raspr?iti du? cijele du?ine o?i?enja.

Za slu?aj spirale koja se nalazi u vakuumu, sva snaga ?e oti?i u ZRA?ENJE i nije bitno u kom opsegu spektra...

Va?an eksperiment s mjerenjem otpora ommetrom

Bilo koja, ?ak i najmanja struja ?E imati termi?ki u?inak na o?i?enje, GRIJA?I ga ...

Mjerenjem otpora sijalice testerom ...propu?tamo STRUJU kroz nju. Struja iz testera je mala, ali JESTE. Stoga, prilikom mjerenja otpora navoja, ZAGREVAMO nit i, kao rezultat, mijenjamo vrijednost parametra samom ?injenicom mjerenja.

Grubo govore?i, tester TAKO?E LA?E. Tester pokazuje NIJE PRAVU vrijednost otpora zavojnice.

Da biste potvrdili ovu okolnost, mo?ete napraviti jednostavan eksperiment. Dostupan je svima.

ISTIm testerom mo?ete odabrati dvije sijalice sa istim (bliskim) vrijednostima „hladnog“ otpora navoja, te izmjeriti otpor DVIJE sijalice, prvo svake posebno, a zatim spojene u seriju.

Ponovljena mjerenja pokazuju da zbir otpora mjerenih odvojeno NE DOLAZI SA ukupnim otporom serijskog spoja...

Otpor sijalica mjerimo posebno.

Zatim mjerimo serijski otpor.

I mi STALNO primje?ujemo da se zbir otpora izmjerenih "pojedina?no" ispostavi da je VI?I od ukupnog otpora sijalica povezanih u seriju.

Ure?aj je isti, opseg mjerenja nije promijenjen, tako da su isklju?ene metodolo?ke gre?ke mjerenja.

I sve postaje jasno.

Serijski otpor dva namotaja SMANJUJE struju iz testera, a filamenti se manje zagrijavaju.

A kada mjerimo sijalice odvojeno, struja mjerenja je ve?a i, shodno tome, o?itanja ure?aja se pove?avaju zbog ?ak i malog, ali POVE?ANJA temperature niti zbog zagrijavanja tokom procesa mjerenja...

Ranije (prije ?etvrt stolje?a, kada su digitalni testeri jo? uvijek bili egzoti?ni), ovu razliku nije bilo mogu?e uhvatiti pomo?u pokaziva?a. Sada u svakoj ku?i postoji kineski digitalni tester i svako mo?e napraviti ovaj jednostavan eksperiment.

Razlika u otporima je mala, ali razlika je O?ITNA, ?to isklju?uje ?ak i nagove?taj mogu?e neta?nosti eksperimenta.

Spojio sam sijalice, spojio tester i fotografirao rezultate takvih eksperimenata. Na fotografijama se jasno vidi da tester pokazuje smanjeni otpor serijski spojenih sijalica.

Na fotografijama za sijalice za doma?instvo 60 vati 220 volti, zbir otpora izmjerenih odvojeno: 72,0 + 65,2 = 137,2 oma.

Me?utim, mjerenjem otpora u nizu, instrument ?e “spustiti” o?itavanje na 136,8 oma!

Sli?na slika se uo?ava i za sijalice za vijenac:

Zaklju?ak. Formula za prora?un pokazuje NI?U vrijednost otpora “hladnog” namotaja.

Merenje testera pokazuje POVE?AN otpor hladnog namotaja.

Pojavljuje se prirodna misao - Kako je stra?no ?ivjeti !!! Kome vjerovati?

Hajde da probamo ovo da shvatimo...

Snaga zra?enja u odnosu na okolnu pozadinu

Procijenimo snagu zra?enja lampe koja odgovara pozadinskoj temperaturi okoline.

Poznato je da je Stefan-Boltzmannova konstanta s = 5,670373 10 -8, zatim snaga zra?enja po kvadratnom metru

P \u003d s ST 4

Kao proizvoljnu procjenu, uzet ?emo spiralu pre?nika 40 mikrona i du?ine 50 cm. normalnim uslovima 293K (20C). Zamjenom ovih podataka u Stefan-Boltzmann formulu dobijamo snagu zra?enja na temperaturi od 0,026258 vati.

Za kamatu izra?unavamo snagu za neke razne temperature okru?enje:

Minus 40 (233K) 0,0105 W

Minus 20 (253K) 0,0146 W

Nula (273K) 0,0198 W

Plus 20 (293K) 0,026258 Watt (normalni uslovi)

Plus 40 (313K) 0,0342 W

Iz radoznalosti, mo?ete izra?unati zra?enje lampe kada je temperatura okoline 2300K:

P = 99,7 vati.

?to se, generalno, dobro sla?e sa stvarnim stanjem stvari - lampa dizajnirana za 100 vati zagrijava se do temperature od 2300K.

Mo?e se sa velikom sigurno??u tvrditi da ova spiralna geometrija odgovara sijalici od "sto vati" na 220 volti.

Sada prera?unajmo ove vrijednosti snage na "smanjeni" napon. Kao da je temperatura okoline odgovarala apsolutnoj nuli, a na lampu je primijenjen neki napon, zagrijavaju?i zavojnicu.

Za ponovno izra?unavanje koristimo rezultuju?i omjer da naponi i snage odgovaraju potencijama "tri" i "dva".

Tabela pokazuje da "trenutna" snaga sijalice na naponu od 0,902 ... Volta zagrijava zavojnicu na temperaturu od 293K. Sli?no, "trenutna" snaga na naponu od 1,0758 volti ?e zagrijati kalem do temperature od 313K (20 stepeni vi?e).

Opet, ovo je pod pretpostavkom da je temperatura okoline apsolutna nula.

Zaklju?ak. Vrlo mala promjena napona ima zna?ajan utjecaj na temperaturu niti. Promijenili smo napon za nekih sedamnaest stotinki volta (1,0758 - 0,902 = 0,1738) i temperatura se pove?ala za 20 stupnjeva.

Ovi prora?uni su vrlo uslovni, ali se mogu koristiti kao PROCJENE vrijednosti.

Procjena je naravno vrlo gruba, jer Stefan-Boltzmannov zakon opisuje zra?enje “idealnog” emitera – crnog tijela (crnog tijela), a spirala se jako razlikuje od crnog tijela, ali, ipak, dobili smo vrlo vjerodostojan "broj"...

Sa Excel plo?e se vidi da ?e ve? pri naponu od 1 volta na lampi temperatura spirale biti 40 stepeni Celzijusa. Stavili smo jo?, bi?e ih jo?.

Prirodan zaklju?ak sugerira da ?e pri naponu od 10-15 volti nit biti prili?no vru?a, iako to ne?e biti vidljivo vizualno.

Oku ?e konac izgledati "CRNO" (hladno) do temperature od 600 stepeni (po?etak zra?enja u vidljivom opsegu).

Oni koji ?ele da „voze brojeve“ mogu to da urade sami koriste?i Stefan-Bolcmannu formulu.

Rezultati ?e biti uslovni, zbog ?injenice da (kao ?to je gore spomenuto) spirala ima neki albedo i ne odgovara emiteru crnog tijela, ALI (!) Procjena temperature ?e biti prili?no pouzdana ...

Ponavljam - to je EVALUACIJA. Nit po?inje da sija na oko 20 volti.

Osim toga, ?elio bih skrenuti pa?nju na ?irenje parametara sijalica.

Na fotografiji sa testerom male sijalice (vijenac) sam vrlo pa?ljivo birao i kalibrirao. Za razne mjerne svrhe i eksperimente. Zato pokazuju isti otpor, koji se naziva „metak u metak“.

Izrazi za struje su jednaki. Male algebarske transformacije. I kona?na kvadratna jednad?ba se dobija u odnosu na nepoznati Us.

Sa slike je jasno da je Us napon na lampi.

Od administratora bloga.

Ovaj ?lanak u?estvuje na konkursu za ?lanke za ljeto 2018. Sumiraju?i (u okvirno) - u junu 2018. Pretplatite se da primate nove ?lanke i pridru?ite se VK grupi, uvijek ima vi?e vijesti nego na blogu!

Nije tajna da ?ak i sada, sa pojavom mnogih novih izvora svjetlosti koji ?tede energiju, ?arulja sa ?arnom niti (koja se naziva i "Ilji?eva sijalica" ili volframova lampa), ostaje veoma popularan, a mnogi jo? nisu spremni da ga se odreknu. Najvjerovatnije ?e pro?i jo? malo vremena i ovaj rasvjetni ure?aj ?e prakti?no napustiti tr?i?te elektrotehnike, ali, naravno, ne?e biti zaboravljen. Zaista, sa otkri?em obi?na lampa?arulja je po?ela nova era u rasvjeti.

Od ?ega je napravljena volframova sijalica?

Dizajn ?arulje sa ?arnom niti od volframa je vrlo jednostavan. Sastoji se od:

• tikvica, odnosno sama staklena kugla, ili evakuisana ili napunjena gasom;
• filamenti (filament) - spirale od legure volframa;
• dvije elektrode, kroz koje se napon primjenjuje na spiralu;
• kuke - dr?a?i volframove niti od molibdena;
• noge sijalice;
• vanjska veza strujnog voda, koja slu?i kao osigura?;
• ku?i?te postolja;
• osnovni stakleni izolator;
• kontakt na dnu baze.

Princip rada ?arulje sa ?arnom niti je tako?er jednostavan. Svetlost se generi?e zato ?to volframova nit zagrijana primijenjenim naponom. Sli?an sjaj, iako u manjim koli?inama, mo?e se vidjeti i pri radu. elektri?ne plo?ice sa otvorenim grija?im elementom od nihroma. Svjetlo iz spirale je vrlo slabo, ali u ovom primjeru postaje jasno kako radi lampa sa ?arnom niti.

Osim uobi?ajenog oblika, ova rasvjetna tijela mogu biti i dekorativna, u obliku svije?e, kapi, cilindra ili kugle. Budu?i da je svjetlo od volframa uvijek iste boje, proizvo?a?i proizvode takve rasvjete s razli?itim, ponekad obojenim staklima.

Zanimljivo u radu sijalica sa ?arnom niti sa zrcalnim premazom. Princip rada ?arulje sa ?arnom niti mo?e se uporediti sa reflektorima, jer osvjetljavaju usmjereno podru?je.

Prednosti

Naravno, glavne prednosti ?arulja sa ?arnom niti su minimalna slo?enost u njihovoj proizvodnji. Otuda, naravno, niska cijena, jer se danas jednostavniji elektri?ni ure?aj ne mo?e zamisliti. Ista pri?a sa uklju?ivanjem takvog elementa u mre?u. Ne morate ih instalirati opciona oprema, dovoljan je jednostavan kertrid?.

U nekim slu?ajevima, ?ak iu njegovom odsustvu, ljudi priklju?uju ?arulje sa ?arnom niti na brzinu tako ?to ?ete napraviti patronu od drveta, plastike ili ?ak povezati lampu sa ?icom izolacionom trakom. Naravno, takvi priklju?ci u okolnostima vi?e sile imaju pravo postojati, ali su nesigurni u smislu za?tite od po?ara i elektri?ne energije (potrebno je osigurati da se baza ne zagrije).

Tako?er, sijalice sa ?arnom niti velike snage (150 W) se vrlo ?iroko koriste u rasvjeti staklenika. Zaista, pored ?injenice da daju svjetlost, kao rezultat ?arenja volframove niti, lampe postaju vrlo vru?e. Osim toga, osvjetljenje od njih je najbli?e sunshine, moderna LED sijalica ili fluorescentna ?tedljiva ne mo?e se time pohvaliti. Iz istog razloga, ?arulja sa ?arnom niti ima prednost u smislu utjecaja na ljudski vid.

Nedostaci

Nedostaci ?arulja sa ?arnom niti uklju?uju krhkost rada takvih ure?aja, ?to direktno ovisi o parametru kao ?to je napon u mre?i. Ako pove?ate struju, tada ?e se spirala po?eti br?e istro?iti, ?to ?e dovesti do izgaranja na najtanjem mjestu. Pa, ako smanjite napon, tada ?e osvjetljenje postati mnogo slabije, iako ?e, naravno, to pove?ati vijek trajanja lampe.

Glavni nedostaci ?arulja sa ?arnom niti mogu se pripisati negativnom utjecaju iznenadnih skokova napona na nit. Ali ovaj nedostatak mo?e se eliminirati ugradnjom uvodnog stabilizatora. Naravno, ostaje pitanje uklju?ivanja rasvjete. Zaista, u trenutku napona, filament je hladan, ?to zna?i da je njegov otpor manji. Ovaj problem se rje?ava ugradnjom jednostavnog rotacionog dimera. Zatim, okretanjem ru?ke, nit ?e svjetliti glatkije (odnosno, ne?e biti kratkog o?trog napajanja naponom), ?to zna?i da ?e trajati mnogo du?e.

Ali ipak, glavnim nedostatkom ovih ure?aja, naravno, mo?e se smatrati njihova niska efikasnost, naime, da radna lampa tro?i veliku ve?inu energije za toplinu, zbog ?ega se po?inje jako zagrijavati. Ovi gubici su i do 95%, ali takav je algoritam za rad volframovih sijalica. Dakle, prilikom kupovine ovog rasvjetnog tijela treba uzeti u obzir sve prednosti i nedostatke ?arulje sa ?arnom niti.

Vrste sijalica sa ?arnom niti

Sijalice koje koriste volframove niti mogu biti ne samo vakuumske. Ure?aj ?arulje sa ?arnom niti razlikuje nekoliko vrsta sli?nih rasvjetnih ure?aja, od kojih se svaki koristi u odre?enim industrijama. Oni mogu biti:

• vakuum, tj. najjednostavniji;
• argon, ili du?ik-argon;
• kripton, koji sija 13-15% ja?e od argona;
• ksenon (?e??e se koristi u novije vrijeme u farovima automobila i sijaju 2 puta ja?e od argonskih);
• halogen - ?arulja u ?arulji sa ?arnom niti je napunjena halogenom broma ili joda. Svjetlost je 3 puta svjetlija od argonske, ali ove lampe ne toleri?u smanjenje napona i vanjsku kontaminaciju stakla sijalice;
• halogen sa dvostrukom tikvicom - sa pove?ana efikasnost rad halogena za u?tedu volframa u niti;
• ksenon-halogen (jo? svjetliji) - osim halogenih joda ili broma, punjeni su i ksenonom, jer koji plin se nalazi u sijalici direktno ovisi o tome na koliko stupnjeva se lampa zagrije, pa stoga zavisi i njena svjetlina .

Efikasnost

Kao ?to je ve? spomenuto, zbog ?injenice da struktura ?arulje sa ?arnom niti uklju?uje zagrijavanje spirale, 95% energije koja se dovodi u rasvjetni ure?aj odlazi u toplinu koja nastaje tijekom njegovog rada, a samo 5% ide direktno na rasvjetu. Ova toplina je infracrveno zra?enje koje ljudsko oko ne opa?a. Jer koeficijent korisna akcija takvi rasvjetni ure?aji s pove?anjem temperature ?arulje sa ?arnom niti na 3400 K ?e biti 15%. Kada se smanji na 2700 K (?to odgovara radnoj temperaturi lampe od 60 vati), efikasnost lampe ?e ve? biti 5%. Ispada da sa pove?anjem temperaturni uslovi efikasnost se pove?ava, ali se vijek trajanja zna?ajno smanjuje. To zna?i da ako se struja smanji, efikasnost se tako?er smanjuje, ali ?e se trajnost ure?aja pove?ati hiljadama puta. Ova metoda pove?anja vijeka trajanja lampi se ?esto koristi u ulazima. stambene zgrade, gdje se izvori napajaju serijski za dva rasvjetno tijelo, ili je dioda spojena serijski na lampu, ?to vam omogu?ava da smanjite struju mre?e.

?ta odabrati: LED ili volframove lampe?

Ovo je pitanje, odgovor na koje svako pronalazi za sebe, procjenjuju?i za sebe ?arulje sa ?arnom niti, njihove prednosti i nedostatke. Ovdje nema savjeta. S jedne strane, LED diode tro?e vi?estruko manje elektri?ne energije i izdr?ljivije su u radu, ?to se ne mo?e re?i za Ilyichove sijalice, a s druge strane, ?arulje sa ?arnom niti djeluju nje?nije na ljudski vid.

A ipak postoji statistika, a prema njoj je prodaja LED dioda i ?tedljivih lampi u posljednje vrijeme porasla za vi?e od 90%, jer je u ljudskoj prirodi da ide ukorak s napretkom, ?to zna?i da nije daleko vrijeme kada su ?arulje sa ?arnom niti. lampe su stvar pro?losti.

?arulja sa ?arnom niti je predmet poznat svima. Struja i umjetno svjetlo odavno su za nas sastavni dio stvarnosti. Ali malo ljudi razmi?lja o tome kako se pojavila prva i poznata lampa sa ?arnom niti.

Na? ?lanak ?e vam re?i ?ta je ?arulja sa ?arnom niti, kako radi i kako se pojavila u Rusiji i ?irom svijeta.

?ta je

?arulja sa ?arnom niti je elektri?na verzija izvora svjetlosti, ?iji je glavni dio vatrostalni provodnik koji igra ulogu tijela niti. Provodnik se stavlja u staklenu tikvicu, koja se unutra pumpa inertnim gasom ili potpuno bez vazduha. Prolazak kroz vatrostalni tip provodnika struja, ova lampa mo?e emitovati svjetlosni tok.

Sjaj lampe sa ?arnom niti

Princip rada temelji se na ?injenici da kada elektri?na struja te?e kroz tijelo niti, ovaj element po?inje svijetliti, zagrijavaju?i volframovu nit. Kao rezultat toga, filament po?inje emitovati zra?enje elektromagnetsko-termalnog tipa (Planckov zakon). Da bi se stvorio sjaj, temperatura sjaja mora biti nekoliko hiljada stepeni. Kako se temperatura smanjuje, spektar sjaja ?e postajati sve crveniji.
Svi nedostaci ?arulje sa ?arnom niti le?e u temperaturi ?arulje. ?to je bolji svjetlosni tok potreban, to visoke temperature bi trebao. Istovremeno, volframova nit karakteri?e granica filamenta, iznad koje ovaj izvor svjetlosti trajno prestaje.
Bilje?ka! Temperaturna granica grijanja za ?arulje sa ?arnom niti je 3410 ° C.

Karakteristike dizajna

Budu?i da se ?arulja sa ?arnom niti smatra prvim izvorom svjetlosti, sasvim je prirodno da njen dizajn bude prili?no jednostavan. Pogotovo kada se uporedi sa sada?njim izvorima svetlosti, koji ga postepeno istiskuju sa tr?i?ta.
U lampi sa ?arnom niti, vode?i elementi su:

• ?arulja;
• tijelo sjaja;
• trenutni tragovi.

Bilje?ka! Prva takva lampa imala je upravo takvu strukturu.

Dizajn ?arulje sa ?arnom niti

Do danas je razvijeno nekoliko varijanti ?arulja sa ?arnom niti, ali takva je struktura tipi?na za najjednostavnije i prve modele.
U standardnoj ?arulji sa ?arnom niti, pored gore opisanih elemenata, nalazi se osigura?, koji je veza. Izra?en je od legure feronikla. Zavaren je u otvor jednog od dva strujna provodnika proizvoda. Veza se nalazi u kraku trenutnog odvoda. Neophodan je kako bi se sprije?ilo uni?tavanje staklene sijalice prilikom probijanja niti. To je zbog ?injenice da kada se volframova nit probije, stvara se elektri?ni luk. Mo?e otopiti ostatke konca. Njegovi fragmenti mogu o?tetiti staklenu bocu i izazvati po?ar.
Osigura? se uni?tava elektri?ni luk. Takva feronikel karika se postavlja u ?upljinu u kojoj je pritisak jednak atmosferskom. U ovoj situaciji, luk se gasi.
Takva struktura i princip rada omogu?ili su ?arulji sa ?arnom niti ?iroku distribuciju ?irom svijeta, ali zbog velike potro?nje energije i kratkog vijeka trajanja, danas se koriste mnogo rje?e. To je zbog ?injenice da su se pojavili moderniji i efikasniji izvori svjetlosti.

Istorija otkri?a

Istra?iva?i iz Rusije i drugih zemalja svijeta dali su svoj doprinos stvaranju ?arulje sa ?arnom niti u obliku u kojem je danas poznata.

Alexander Lodygin

Do trenutka kada je pronalaza? Alexander Lodygin iz Rusije po?eo da radi na razvoju sijalica sa ?arnom niti, u njegovoj istoriji treba napomenuti neke va?ne doga?aje:

• 1809. godine, poznati izumitelj Delarue iz Engleske stvorio je svoju prvu lampu sa ?arnom niti opremljenu platinastom spiralom;
• skoro 30 godina kasnije, 1938. godine, belgijski pronalaza? Jobar razvio je karbonski model ?arulje sa ?arnom niti;
• Izumitelj Heinrich Goebel iz Njema?ke je 1854. godine ve? predstavio prvu verziju radnog izvora svjetlosti.

Sijalica Nema?ki uzorak imao ugljenisan bambusov konac, koji je stavljen u evakuisanu posudu. Tokom narednih pet godina, Heinrich Goebel je nastavio svoj razvoj i na kraju do?ao do prvog prototipa radne sijalice sa ?arnom niti.

Prva prakti?na sijalica

Joseph Wilson Swan, poznati fizi?ar i hemi?ar iz Engleske, 1860. godine pokazao je svijetu svoje prve uspjehe u razvoju izvora svjetlosti i za svoje rezultate bio nagra?en patentom. Ali neke od pote?ko?a koje su nastale stvaranjem vakuuma pokazale su neefikasan i ne dugotrajan rad Swan lampe.
U Rusiji, kao ?to je gore navedeno, Alexander Lodygin se bavio istra?ivanjem u oblasti efikasnih izvora svjetlosti. U Rusiji je uspio posti?i sjaj u staklenoj posudi od karbonske ?ipke, iz koje je prethodno bio ispumpan zrak. U Rusiji je istorija otkri?a sijalice sa ?arnom niti po?ela 1872. Upravo je ove godine Alexander Lodygin uspio u svojim eksperimentima s karbonskom ?ipkom. Dvije godine kasnije, u Rusiji, dobija patent pod brojem 1619, koji mu je izdat za ?arulju sa ?arnom niti. Zamijenio je nit ?tapom uglja, koji je bio u vakuumskoj tikvici.
Ta?no godinu dana kasnije, V. F. Didrikhson je zna?ajno pobolj?ao izgled lampe sa ?arnom niti koju je u Rusiji stvorio Lodygin. Pobolj?anje se sastojalo u zamjeni karbonske ?ipke s nekoliko dla?ica.

Bilje?ka! U situaciji da je jedan od njih izgorio, bilo je automatsko uklju?ivanje drugi.

Joseph Wilson Swan, koji je nastavio svoje poku?aje da pobolj?a ve? postoje?i model izvora svjetlosti, dobija patent za sijalice. Ovdje su karbonska vlakna djelovala kao grija?i element. Ali ovdje se ve? nalazio u razrije?enoj atmosferi kisika. Takva atmosfera omogu?ila je dobijanje veoma jakog svetla.

Doprinos Tomasa Edisona

Sedamdesetih godina pro?log vijeka izumitelj iz Amerike, Thomas Edison, pridru?io se inventivnoj utrci da stvori radni model ?arulje sa ?arnom niti.

Thomas Edison

Sproveo je istra?ivanje o upotrebi filamenata napravljenih od razli?itih materijala kao u?arenog elementa. Edison 1879. godine dobija patent za sijalicu opremljenu platinastim vlaknom. Ali godinu dana kasnije, vra?a se na ve? dokazana karbonska vlakna i stvara izvor svjetlosti s vijekom trajanja od 40 sati.

Bilje?ka! Istovremeno sa radom na stvaranju efikasnog izvora svjetlosti, Thomas Edison je kreirao rotiraju?i tip ku?nog prekida?a.

Unato? ?injenici da Edisonove ?arulje rade samo 40 sati, po?ele su se aktivno istiskivati s tr?i?ta stara verzija gasno osvetljenje.

Rezultati rada Aleksandra Lodygina

Dok je Thomas Edison provodio svoje eksperimente na drugom kraju svijeta, Alexander Lodygin je nastavio da radi sli?na istra?ivanja u Rusiji. Devedesetih godina 19. vijeka izumio je nekoliko vrsta sijalica odjednom, ?iji su navoji bili napravljeni od vatrostalnih metala.

Bilje?ka! Lodygin je prvi odlu?io da koristi volframovu nit kao u?areno tijelo.

Bulb Lodygin

Osim volframa, predlo?io je i upotrebu niti od molibdena, kao i njihovo uvijanje u spiralu. Lodygin je takve svoje niti stavljao u tikvice iz kojih je ispumpavan sav vazduh. Kao rezultat takvih radnji, niti su za?ti?ene od oksidacije kisika, ?to je produ?ilo vijek trajanja proizvoda.
Prvi tip komercijalnih sijalica proizvedenih u Americi sadr?avao je volframovu nit i napravljen je prema Lodyginovom patentu.
Tako?er je vrijedno napomenuti da je Lodygin razvio lampe punjene plinom koje sadr?e karbonska vlakna i punjene du?ikom.
Dakle, autorstvo prve sijalice sa ?arnom niti poslate u serijsku proizvodnju pripada ruskom istra?iva?u Aleksandru Lodyginu.

Karakteristike Lodygin sijalice

Moderne ?arulje sa ?arnom niti, koje su direktni potomci modela Aleksandra Lodygina, odlikuju se:

• odli?an svjetlosni tok;
• odli?na reprodukcija boja;

Prikaz boja ?arulje sa ?arnom niti

• niska brzina konvekcije i provo?enja topline;
• temperatura filamenta filamenta - 3400 K;
• na maksimalnom nivou indikatora temperature sjaja, koeficijent efikasnosti je 15%.

Osim toga dati tip Izvor svjetlosti tokom svog rada tro?i mnogo elektri?ne energije, u odnosu na druge moderne sijalice. zbog karakteristike dizajna takve lampe mogu raditi oko 1000 sati.
Ali, unato? ?injenici da su, prema mnogim kriterijima procjene, ovi proizvodi inferiorni u odnosu na naprednije moderne izvore svjetlosti, zbog niske cijene i dalje ostaju relevantni.

Zaklju?ak

Inventori iz razli?ite zemlje. Ali samo je ruski nau?nik Aleksandar Lodigin mogao da stvori najvi?e najbolja opcija koje, zapravo, i danas koristimo.

Tajne instalacije reflektori in rastezljivi plafon: koliko je te?ko?

Analiza strukture ?arulje sa ?arnom niti (slika 1, a) nalazimo da je glavni dio njegovog dizajna tijelo filamenta 3 , koji se pod dejstvom elektri?ne struje zagreva do pojave opti?kog zra?enja. Ovo se zapravo zasniva na principu rada lampe. Pri?vr??ivanje tijela ?arne niti unutar lampe vr?i se pomo?u elektroda 6 , obi?no dr?e?i svoje krajeve. Preko elektroda se elektri?na struja dovodi i do tijela filamenta, odnosno one su jo? uvijek unutra?nje karike zaklju?aka. Uz nedovoljnu stabilnost tijela niti, koristite dodatne dr?a?e 4 . Dr?a?i su zalemljeni na staklenu ?ipku 5 , zvan ?tap, koji na kraju ima zadebljanje. Stabljika je povezana sa slo?enim staklenim dijelom - nogom. Noga, prikazana je na slici 1, b, sastoji se od elektroda 6 , plo?e 9 , i stabljika 10 , ?to je ?uplja cijev kroz koju se zrak ispumpava iz sijalice. Zajedni?ko povezivanje me?uizlaza 8 , ?tap, plo?a i stabljika formiraju lopaticu 7 . Spajanje se vr?i topljenjem staklenih dijelova, pri ?emu se pravi izduvni otvor. 14 povezivanje unutra?nje ?upljine izduvne cevi sa unutra?njom ?upljinom sijalice. Za dovod elektri?ne struje do filamenta kroz elektrode 6 primijeniti srednje 8 i eksterni nalazi 11 me?usobno povezani elektri?nim zavarivanjem.

Slika 1. Ure?aj elektri?ne ?arulje sa ?arnom niti ( a) i njegove noge ( b)

Za izolaciju tijela niti, kao i drugih dijelova sijalice, od spolja?nje okru?enje, koristi se staklena boca 1 . Vazduh iz unutra?nje ?upljine tikvice se ispumpava, a umesto toga se ubacuje inertni gas ili me?avina gasova. 2 , nakon ?ega se kraj stabljike zagrijava i zatvara.

Za dovod elektri?ne struje na lampu i fiksiranje u elektri?ni ulo?ak, lampa je opremljena postoljem 13 , ?ije pri?vr??ivanje na vrat tikvice 1 izvedeno uz pomo? osnovne mastike. Lemljenje lampe vodi do odgovaraju?ih mjesta baze 12 .

Raspodjela svjetla lampe ovisi o tome kako se nalazi tijelo niti i kakvog je oblika. Ali ovo se odnosi samo na lampe sa prozirnim bo?icama. Ako zamislimo da je filament jednako svijetao cilindar i projektiramo svjetlost koja iz nje izlazi na ravan okomitu na najve?u povr?inu svjetle?e niti ili spirale, tada ?e na njoj biti maksimalni svjetlosni intenzitet. Stoga, za stvaranje pravim pravcima sile svetlosti, razni dizajni lampe, niti dobijaju odre?eni oblik. Primjeri oblika filamenta prikazani su na slici 2. Ravna, nespiralizirana nit u moderne lampe inkandescencija se skoro nikada ne koristi. To je zbog ?injenice da se s pove?anjem promjera niti smanjuje gubitak topline kroz plin koji puni lampu.

Slika 2. Dizajn grejnog tela:
a- visokonaponska projekcijska lampa; b- niskonaponska projekcijska lampa; in- obezbje?ivanje jednako svijetlog diska

Veliki broj grija?ih tijela podijeljen je u dvije grupe. U prvu grupu spadaju filamenti koji se koriste u lampama op?te namene, ?iji je dizajn prvobitno zami?ljen kao izvor zra?enja sa ujedna?ena distribucija silama svetlosti. Svrha projektovanja ovakvih lampi je postizanje maksimalne svetlosne efikasnosti, ?to se posti?e smanjenjem broja dr?a?a kroz koje se filament hladi. U drugu grupu spadaju takozvane ravne niti, koje se izra?uju ili u obliku paralelnih spirala (u visokonaponskim ?aruljama velike snage) ili u obliku ravnih spirala (u niskonaponskim lampama male snage). Prvi dizajn je napravljen sa velikim brojem molibdenskih dr?a?a, koji su pri?vr??eni posebnim kerami?kim mostovima. Duga?ka nit je postavljena u obliku korpe, ?ime se posti?e velika ukupna svjetlina. U ?aruljama sa ?arnom niti namijenjenim za opti?ki sistemi, filamenti moraju biti kompaktni. Da biste to u?inili, tijelo filamenta je umotano u luk, dvostruku ili trostruku spiralu. Slika 3 prikazuje krivulje intenziteta svjetlosti koje generiraju filamenti razli?itih dizajna.

Slika 3. Krive intenziteta svjetlosti za ?arulje sa ?arnom niti sa razli?itim filamentima:
a- u ravni okomitoj na osu svjetiljke; b- u ravni koja prolazi kroz osu svjetiljke; 1 - prstenasta spirala; 2 - ravna spirala; 3 - spirala koja se nalazi na povr?ini cilindra

Potrebne krive intenziteta svjetlosti ?arulja sa ?arnom niti mogu se dobiti kori?tenjem posebnih tikvica sa reflektiraju?im ili difuzijskim premazima. Upotreba reflektiraju?ih premaza na sijalici odgovaraju?eg oblika omogu?ava veliku raznolikost krivulja intenziteta svjetlosti. Svjetiljke sa reflektiraju?im premazom nazivaju se zrcaljeni (slika 4). Ako je potrebno osigurati posebno preciznu distribuciju svjetlosti u svjetiljkama ogledala, koriste se tikvice izra?ene presovanjem. Takve lampe se nazivaju lampe-farme. Neki dizajni sijalica sa ?arnom niti imaju metalne reflektore ugra?ene u sijalice.

Slika 4. Zrcalne ?arulje sa ?arnom niti

Materijali koji se koriste u ?aruljama sa ?arnom niti

Metali

Glavni element ?arulja sa ?arnom niti je tijelo sa ?arnom niti. Za proizvodnju grija?eg tijela najpo?eljnije je koristiti metale i druge materijale s elektronskom vodljivo??u. U tom slu?aju, propu?tanjem elektri?ne struje tijelo ?e se zagrijati do potrebne temperature. Materijal grija?eg tijela mora zadovoljiti niz zahtjeva: imati visoku ta?ku topljenja, plasti?nost, ?to omogu?ava izvla?enje ?ica razli?itih promjera, uklju?uju?i i one vrlo malih, nisku brzinu isparavanja na radnim temperaturama, ?to dovodi do dugog vijeka trajanja, i sli?no. Tabela 1 prikazuje ta?ke topljenja vatrostalnih metala. Najvatrostalniji metal je volfram, koji je, uz visoku duktilnost i nisku stopu isparavanja, osigurao njegovu ?iroku upotrebu kao filament ?arulja sa ?arnom niti.

Tabela 1

Ta?ka topljenja metala i njihovih spojeva

Brzina isparavanja volframa na temperaturama od 2870 i 3270°C je 8,41x10 -10 i 9,95x10 -8 kg/(cm?xs).

Od ostalih materijala, renijum se mo?e smatrati obe?avaju?im, ?ija je ta?ka topljenja ne?to ni?a od volframa. Renijum se dobro podnosi ma?inska obrada kada se zagrije, otporan je na oksidaciju, ima ni?u stopu isparavanja od volframa. Postoje strane publikacije o proizvodnji svjetiljki s volframovim vlaknom s aditivima renijuma, kao i premazivanju filamenta slojem renijuma. Od nemetalnih jedinjenja interesantan je tantal karbid, ?ija je stopa isparavanja 20-30% ni?a od one kod volframa. Prepreka upotrebi karbida, posebno tantal karbida, je njihova krhkost.

Tabela 2 prikazuje glavna fizi?ka svojstva idealnog filamenta napravljenog od volframa.

tabela 2

Glavna fizi?ka svojstva volframove niti

Va?no svojstvo volframa je mogu?nost dobijanja njegovih legura. Detalji od njih zadr?avaju stabilan oblik na visokim temperaturama. Kada se volframova ?ica zagrije, tokom toplinske obrade tijela filamenta i naknadnog zagrijavanja dolazi do promjene u njenoj unutra?njoj strukturi, koja se naziva termi?ka rekristalizacija. Ovisno o prirodi rekristalizacije, tijelo filamenta mo?e imati ve?u ili manju dimenzijsku stabilnost. Na prirodu rekristalizacije uti?u ne?isto?e i aditivi koji se dodaju volframu tokom njegove proizvodnje.

Dodatak torijum oksida ThO 2 volframu usporava proces njegove rekristalizacije i daje finu kristalnu strukturu. Takav volfram je jak pod mehani?kim udarima, me?utim, sna?no se savija i stoga nije prikladan za proizvodnju filamenata u obliku spirala. Volfram sa visokog sadr?aja Torijum oksid se koristi za izradu katoda za sijalice sa pra?njenjem zbog svoje velike emisivnosti.

Za proizvodnju spirala koristi se volfram sa dodatkom silicijum oksida SiO 2 zajedno sa alkalnim metalima - kalijem i natrijumom, kao i volfram koji pored navedenih sadr?i i aditiv aluminijum oksida Al 2 O 3. Potonji daje najbolje rezultate u proizvodnji zavojnica.

Elektrode ve?ine sijalica sa ?arnom niti su napravljene od ?istog nikla. Izbor je zbog dobrih vakuumskih svojstava ovog metala, koji osloba?a plinove koji su u njemu sorbirani, visoke strujne karakteristike i zavarljivosti sa volframom i drugim materijalima. Savitljivost nikla omogu?ava zamjenu zavarivanja volframom kompresijom, ?to osigurava dobru elektri?nu i toplinsku provodljivost. Vakumske ?arulje sa ?arnom niti koriste bakar umjesto nikla.

Dr?a?i su obi?no izra?eni od molibdenske ?ice, koja zadr?ava elasti?nost na visokim temperaturama. Ovo omogu?ava odr?avanje tijela filamenta u rastegnutom stanju ?ak i nakon ?to se pro?iri kao rezultat zagrijavanja. Molibden ima ta?ku topljenja od 2890 K i temperaturni koeficijent linearne ekspanzije (TCLE) u rasponu od 300 do 800 K ?to je 55 x 10 -7 K -1. Molibden se tako?e koristi za izradu ?aura od vatrostalnog stakla.

Stezaljke ?arulja sa ?arnom niti su izra?ene od bakarne ?ice koja je su?eono zavarena na ulaze. Kod ?arulja sa ?arnom niti niske snage ne postoje zasebni zaklju?ci, njihovu ulogu igraju izdu?eni ulazi od platine. Za lemljenje provodnika na bazu koristi se kalaj-olovni lem marke POS-40.

staklo

?ipke, plo?e, stabljike, tikvice i drugi stakleni dijelovi koji se koriste u istoj ?arulji sa ?arnom niti izra?eni su od silikatnog stakla sa istim temperaturnim koeficijentom linearnog ?irenja, koji je neophodan da bi se osigurala nepropusnost mjesta zavarivanja ovih dijelova. Vrijednosti temperaturnog koeficijenta linearnog ?irenja stakla lampe moraju osigurati da se dobiju konzistentni spojevi s metalima koji se koriste za izradu ?aura. Najvi?e se koristi staklo marke SL96-1 sa temperaturnim koeficijentom jednakim 96 x 10 -7 K -1. Ovo staklo mo?e raditi na temperaturama od 200 do 473 K.

Jedan od va?nih parametara staklo je temperaturni raspon unutar kojeg zadr?ava svoju zavarljivost. Kako bi se osigurala zavarljivost, neki dijelovi su izra?eni od SL93-1 stakla, koje se razlikuje od stakla SL96-1. hemijski sastav i ?iri temperaturni raspon u kojem zadr?ava zavarljivost. Marka stakla SL93-1 odlikuje se visokim sadr?ajem olovnog oksida. Ako je potrebno smanjiti veli?inu tikvica, koristi se vi?e vatrostalnih stakla (na primjer, razred SL40-1), ?iji je temperaturni koeficijent 40 x 10 -7 K -1. Ove nao?are mogu raditi na temperaturama od 200 do 523 K. Najvi?a Radna temperatura ima kvarcno staklo marke SL5-1, ?arulje sa ?arnom niti od kojih mogu raditi na 1000 K ili vi?e nekoliko stotina sati (temperaturni koeficijent linearne ekspanzije kvarcnog stakla je 5,4 x 10 -7 K -1). Nao?ale navedenih marki su transparentne za opti?ko zra?enje u opsegu talasnih du?ina od 300 nm do 2,5 - 3 mikrona. Transmisija kvarcnog stakla po?inje od 220 nm.

Inputs

?aure su izra?ene od materijala koji, uz dobru elektri?nu provodljivost, mora imati toplinski koeficijent linearnog ?irenja, koji osigurava da se posti?u konzistentni spojevi sa staklima koja se koriste za proizvodnju ?arulja sa ?arnom niti. Konzistentni spojevi nazivaju se spojevi materijala, ?ije se vrijednosti toplinskog koeficijenta linearnog ?irenja u cijelom temperaturnom rasponu, odnosno od minimalne do temperature ?arenja stakla, razlikuju za najvi?e 10 - 15%. Prilikom lemljenja metala u staklo, bolje je da je termi?ki koeficijent linearnog ?irenja metala ne?to ni?i od koeficijenta stakla. Zatim, kada se ohladi, zalemljeno staklo sabija metal. U nedostatku metala koji ima potrebnu vrijednost termi?kog koeficijenta linearnog ?irenja, potrebno je izraditi neuskla?ene lemne spojeve. U ovom slu?aju, vakuumsko nepropusna veza metala sa staklom u cijelom temperaturnom rasponu, kao i mehani?ka ?vrsto?a lemljenog spoja, osigurani su posebnim dizajnom.

Uskla?en spoj sa staklom SL96-1 dobija se kori??enjem platinastih ?ahura. Visoka cijena ovog metala dovela je do potrebe za razvojem zamjene, nazvane "platina". Platinit je ?ica napravljena od legure gvo??a i nikla sa temperaturnim koeficijentom linearne ekspanzije manjim od stakla. Kada se na takvu ?icu nanese bakarni sloj, mogu?e je dobiti visoko vodljivu bimetalnu ?icu s velikim temperaturnim koeficijentom linearnog ?irenja, ovisno o debljini sloja nalo?enog bakrenog sloja i termi?kom koeficijentu linearnog ?irenja originalnog sloja. ?ica. O?igledno je da takav na?in uskla?ivanja temperaturnih koeficijenata linearne ekspanzije omogu?ava uskla?ivanje uglavnom u smislu dijametralnog ?irenja, ostavljaju?i temperaturni koeficijent uzdu?nog ?irenja nedosljednim. Kako bi se osigurala bolja vakuumska gusto?a spojeva stakla SL96-1 s platinom i pobolj?ala vla?enje preko sloja bakra oksidiranog preko povr?ine do bakrenog oksida, ?ica je prekrivena slojem boraksa (natrijumove soli). borna kiselina). Dovoljno jaki lemni spojevi su osigurani kada se koristi platinasta ?ica promjera do 0,8 mm.

Vakuumsko nepropusno lemljenje u staklo SL40-1 posti?e se molibdenskom ?icom. Ovaj par daje konzistentnije brtvljenje od stakla SL96-1 sa platinom. Ograni?ena upotreba ovog lema je zbog visoke cijene sirovina.

Da bi se dobile vakuumsko nepropusne ?ahure u kvarcnom staklu, potrebni su metali sa vrlo niskim termi?kim koeficijentom linearnog ?irenja, koji ne postoje. Stoga posti?em ?eljeni rezultat zahvaljuju?i strukturi unosa. Kori??eni metal je molibden, koji ima dobru sposobnost vla?enja sa kvarcnim staklom. Za ?arulje sa ?arnom niti u kvarcnim sijalicama koriste se jednostavne folije.

gasovi

Punjenje ?arulja sa ?arnom niti plinom omogu?ava vam da pove?ate radnu temperaturu tijela ?arne niti bez smanjenja vijeka trajanja zbog smanjenja brzine raspr?ivanja volframa u plinovitom mediju u usporedbi s raspr?ivanjem u vakuumu. Brzina raspr?ivanja opada s pove?anjem molekularne te?ine i pritiska plina za punjenje. Pritisak plinova za punjenje je oko 8 x 104 Pa. Koji gas koristiti za ovo?

Upotreba plinovitog medija dovodi do gubitaka topline zbog provo?enja topline kroz plin i konvekcije. Da bi se smanjili gubici, korisno je napuniti lampe te?kim inertnim plinovima ili njihovim mje?avinama. Ovi plinovi uklju?uju du?ik iz zraka, argon, kripton i ksenon. U tabeli 3 prikazani su glavni parametri inertnih gasova. Azot u svom ?istom obliku se ne koristi zbog velikih gubitaka povezanih sa njegovom relativno visokom toplotnom provodljivo??u.

Tabela 3

Osnovni parametri inertnih gasova

Zdravo svima. Drago mi je da vas vidim na mojoj stranici. Tema dana?njeg ?lanka: ure?aj ?arulje sa ?arnom niti. Ali prvo bih ?eleo da ka?em nekoliko re?i o istoriji ove lampe.

Prvu sijalicu sa ?arnom niti izmislio je engleski nau?nik Delarue davne 1840. godine. Bila je sa platinastom spiralom. Ne?to kasnije, 1854. godine, njema?ki nau?nik Heinrich Goebel predstavio je lampu s bambusovim koncem, koja se nalazila u vakuumskoj tikvici. U to vrijeme jo? je postojalo mnogo razli?itih lampi koje su predstavili razni nau?nici. Ali svi su imali kratkoro?no usluge i bile neefikasne.

Godine 1890. nau?nik A. N. Lodygin prvi je predstavio lampu u kojoj je nit napravljena od volframa i izgledala je kao spirala. Tako?e, ovaj nau?nik je poku?ao da ispumpa vazduh iz tikvice i napuni je gasovima. To je zna?ajno produ?ilo vijek trajanja lampe.

Ali masovna proizvodnja sijalica sa ?arnom niti po?ela je ve? u 20. veku. Tada je to bio pravi prodor u tehnologiji. Sada, u na?e vrijeme, mnoga poduze?a, i samo obi?ni ljudi, odbijaju ove lampe zbog ?injenice da tro?e puno elektri?ne energije. A u nekim zemljama ?ak su zabranili proizvodnju ?arulja sa ?arnom niti snage ve?e od 60 vati.

Ure?aj sa ?arnom niti.

Ova lampa se sastoji od slede?i detalji: postolje, sijalica, elektrode, kuke za dr?anje filamenta, filament, utika?, izolacijski materijal, kontaktna povr?ina.

Da bi vam bilo jasnije, sada ?u pisati o svakom detalju posebno. Pogledajte i sliku i video.

Boca - napravljena od obi?no staklo i potreban je za za?titu filamenta od vanjskog okru?enja. U njega se ubacuje ?ep s elektrodama i kukama koje dr?e sam konac. U tikvici se posebno stvara vakuum ili se puni posebnim plinom. To je obi?no argon, jer se ne zagrijava.

Na strani na kojoj se nalaze elektrodni provodnici, tikvica je otopljena staklom i zalijepljena za podlogu.

Postolje je potrebno kako bi se sijalica mogla u?rafiti u grlo. Obi?no je napravljen od aluminijuma.

Filament je dio koji emituje svjetlost. Izra?uje se uglavnom od volframa.

A sada, da biste konsolidirali svoje znanje, predla?em da pogledate vrlo zanimljiv video, koji govori i pokazuje kako se prave ?arulje sa ?arnom niti.

Princip rada.

Princip rada ?arulje sa ?arnom niti temelji se na zagrijavanju materijala. Uostalom, nije uzalud da filament ima takvo ime. Ako se kroz sijalicu pro?e elektri?na struja, volframova nit se zagrijava do vrlo visoke temperature i po?inje emitirati svjetlosni tok.

Konac se ne topi, jer volfram ima veoma visoku ta?ku topljenja, negde oko 3200-3400 stepeni Celzijusa. A kada je lampa upaljena, nit se zagreva negde do 2600-3000 stepeni Celzijusa.

Prednosti i nedostaci sijalica sa ?arnom niti.

Glavne prednosti:

Nije visoka cijena.

Male dimenzije.

Lako toleri?u udare struje.

Kada se uklju?i, odmah se pali.

Za ljudsko oko, treperenje je gotovo neprimjetno kada se radi iz izvora naizmjeni?ne struje.

Mo?ete koristiti ure?aj za pode?avanje svjetline.

Mo?e se koristiti i na niskim i visoke temperature okru?enje.

Takve lampe se mogu proizvesti za gotovo bilo koji napon.

Ne sadr?i opasne materije te stoga ne zahtijeva posebno odlaganje.

Za paljenje lampe nisu potrebni starteri.

Mo?e raditi na AC i DC naponu.

Radi vrlo tiho i ne stvara radio smetnje.

I to je daleko od toga puna lista beneficije.

Nedostaci:

Ima veoma kratkoro?no usluge.

Veoma mala efikasnost. Obi?no ne prelazi 5 posto.

Svjetlosni tok i vijek trajanja direktno ovise o naponu mre?e.

Ku?i?te lampe postaje veoma vru?e tokom rada. Stoga se takva lampa smatra opasnom od po?ara.

Ako navoj pukne, sijalica mo?e eksplodirati.

Vrlo lomljiv i osjetljiv na udar.

U uslovima vibracija se vrlo brzo kvari.

I u zaklju?ku ?lanka ?elio bih pisati o jednom neverovatna ?injenica. U SAD-u, u jednoj od vatrogasnih jedinica grada Livermorea, nalazi se lampa snage 60 vati, koja neprekidno gori vi?e od 100 godina. Zapaljen je 1901. godine, a 1972. godine upisan je u Ginisovu knjigu rekorda.

Tajna njegove izdr?ljivosti je u tome ?to radi u dubokoj plitkoj rupi. Ina?e, rad ove lampe kontinuirano snima web kamera. Dakle, ako ste zainteresovani, mo?ete potra?iti prenos u?ivo na internetu.

To je sve za mene. Ako vam je ?lanak bio koristan, podijelite ga sa svojim prijateljima na dru?tvenim mre?ama i pretplatite se na a?uriranja. ?ao.

S po?tovanjem, Alexander!